业界首款全合封AHB半桥氮化镓芯片实用，东科140W快充方案解析

业界首款全合封AHB半桥氮化镓芯片实用，东科140W快充方案解析，一起来阅读精彩内容。

前言

对于PD3.1充电器来说，反激架构已无法满足大功率宽范围电压输出需求，而使用LLC加同步降压电路的方案，成本和体积不占优势。而不对称半桥具备宽电压输出能力，通过初级侧零电压开关和次级侧同步整流管零电流开关，提升转换效率，非常适合单口百瓦以上的PD快充使用。

东科半导体在率先推出国内首款氮化镓合封芯片后，再次领先行业，推出了全合封AHB半桥芯片。这款芯片集成了LLC和反激的优点，具备高转换效率和宽电压输出能力。芯片为三合一设计，内部集成AHB控制器，半桥驱动器和氮化镓半桥器件。

东科半导体的这款全合封AHB半桥氮化镓芯片具有超高的集成度，外围元件极简，简化调试，并降低成本。充电头网已经拿到基于DK8715AD全合封AHB氮化镓芯片的140W PD3.1快充方案，下面就进行解析，详细介绍这款参考设计。

东科140WAHB快充DEMO外观

基于东科DK8715AD设计的140W快充DEMO，从主板正面器件布局来看有明显的分界感，一侧布局共模电感、薄膜电容、PFC升压电感等EMI和PFC电路相关器件。

另一侧布局高/低压滤波电容、变压器等器件，USB-C母座焊接在小板上。

主板正面一览，两侧器件“分界”处留有一定的空间，可以打胶固定器件以及辅助散热。保险丝和输出小板间还镂空处理，量产时可以加装绝缘隔离板。

主板背面一览，小电容、电阻等器件很少，外围电路十分精简。

实测PCBA模块长度为66.39mm。

宽度为52.17mm。

厚度为23.92mm。

另外测得DEMO重量约为120g。

东科140W AHB快充DEMO解析

看完了东科这款140W PD3.1快充方案的外观，下面就进入解析环节，逐个介绍方案设计。

输入端焊接保险丝，共模电感和安规X2电容，右侧焊接USB-C母座小板。

输入保险丝来自力特，392系列保险丝，规格为4A。

共模电感采用漆包线和绝缘线绕制。

侧面焊接PFC升压电感，薄膜滤波电容，滤波电感，整流桥，共模电感和安规X2电容。

安规X2电容来自科雅，规格为0.56μF。

第二颗共模电感采用磁环绕制。

整流桥型号GBU1510，规格为15A 1000V。

薄膜滤波电容规格为1μF450V。

滤波电感采用磁环绕制。

在滤波电感底部焊接一颗薄膜电容。

PFC升压控制器采用TI德州仪器UCC28056，具有超低空载损耗，在负载范围内提供出色的效率，符合IEC61000-3-2电流谐波标准的要求。

PFC开关管来自英诺赛科，型号INN700D140C，是一颗耐压700V的增强型氮化镓单管，器件在原有650V耐压基础上升级至700V，瞬态耐压为800V。器件导阻为106mΩ，支持更高功率应用。

INN700D140C支持超高开关频率，无反向恢复电荷，具有极低的栅极电荷和输出电荷，符合JEDEC标准的工业应用要求，内置ESD保护，符合ROHs、无铅、欧盟REACH法规，适用于AC-DC转换，DC-DC转换等高能效高密度应用。采用DFN8*8封装。

英诺赛科 INN700D140C 资料信息。

充电头网拆解了解到，英诺赛科氮化镓芯片目前已被三星，OPPO，VIVO，联想，雅迪，LG，华硕，安克，努比亚，倍思，绿联，闪极等多家知名品牌和厂商所采用，出货量突破4亿颗。

75mΩ取样电阻用于检测开关管电流。

PCBA模块侧面焊接高压滤波电容和PFC升压电感。

PFC升压电感特写，磁芯缠绕胶带绝缘。

碳化硅二极管来自维安，型号WSRSIC006065NPD，规格为650V 6A，采用PDFN5*6封装。

高压滤波电容来自永铭，规格为100μF450V。

侧面焊接输出小板，输出滤波电容，变压器，滤波电容。

这款参考设计的核心元件来自东科半导体，型号DK8715AD，是一颗基于不对称半桥架构，集成了两颗氮化镓功率器件的AC-DC功率开关芯片，其能够在较大的负载范围内实现原边功率管ZVS，副边整流管ZCS，从而提高电源系统效率。同时软开关还可以降低功率管应力，内置全范围抖频电路，从而减小开关损耗并改善电磁干扰。

DK8715AD支持最高800KHz开关频率，前端带有升压PFC的情况下推荐功率为150W，待机功耗小于50mW，具备自适应死区和关断算法，无需外围调节，外围极致精简，同时具备无卤素特性，符合ROHs要求，并内置高压启动和X电容放电电路，为系统提供更高的性能和可靠性。DK8715AD自适应四种负载模式，有效提高各负载段效率，通过搭载DK8715AD，可使转换效率最高可达95.4%。

DK8715AD内置了两颗650V增强型GaN HEMT，内置半桥驱动电路和不对称半桥控制电路。上下管可以自适应死区和关断算法，其中下管（主功率管）自适应死区时间，上管（谐振管）自适应关断时间，无需外围调节，极大的简化了方案设计和调试。同时配备了多功能引脚，这些引脚可以用于退磁检测、输出OVP、Brown in/out等功能，还具有CS负压采样功能从而提高驱动稳定性。

DK8715AD外围精简，可极大简化AC-DC转换器的设计和制造，尤其是需要高转化效率和高功率密度的产品。DK8715AD 具备完善的保护功能：包括过载保护、输出过压保护、输出短路保护、VCC 过/欠压保护、VS 引脚异常保护、初级过流保护、过温保护等。

谐振电容规格为0.56μF450V。

一颗滤波电容来自艾华，规格为100V10μF。

另一颗滤波电容规格为50V22μF。

变压器磁芯缠绕胶带绝缘。

贴片Y电容来自四川特锐祥科技股份有限公司，具有体积小、重量轻等特色，非常适合应用于氮化镓快充这类高密度电源产品中，两颗料号TMY1331K。

特锐祥专注于被动元器件的研发、生产及销售，注册资本1亿元。旗下有自主电容品牌两类：SMD TRX及DIP TY电容器，TRX将致力于陶瓷材料的研究，以拓展更多品类的应用，为客户提供更多的解决方案。

充电头网了解到，特锐祥贴片Y电容除了被麦多多100W氮化镓、OPPO 65W超级闪充氮化镓充电器、联想90W氮化镓快充、努比亚65W氮化镓充电器、倍思120W氮化镓 碳化硅PD快充充电器等数十款大功率充电器使用外，还应用于海陆通、第一卫、贝尔金等品牌20W迷你快充上，性能获得客户一致认可。

另一颗料号为TMY1101K。

亿光 EL1018光耦用于输出电压反馈调节。

同步整流芯片来自东科半导体，型号DK5V100R05VM，是一颗无外围的同步整流芯片。芯片内置100V耐压，5mΩ导阻的同步整流管，可以大幅降低传统肖特基二极管的导通损耗，直接替代肖特基二极管，提高电源的转换效率，并改善EMI。

东科半导体DK5V100R05VM支持CCM/DCM/QR工作模式，内置智能检测，无需外接同步信号。芯片具备自供电技术，无需外围元件，适用于USB PD快充，电源适配器和LED驱动电源，采用SM-10封装。

东科半导体 DK5V100R05VM 资料信息。

两颗输出滤波电容来自永铭，为NPX系列滤波电容，规格为680μF35V。

协议芯片来自慧能泰。型号HUSB362，是一款支持PD3.1 EPR且集成32位 RISC-V MCU的高性能PD协议芯片，带有32 kB MTP存储器，支持多个具有可编程电压和电流的PDO，如PPS PDO、EPR PDO，所有的PDO都完全符合USB PD 3.1 V1.7规范。其支持EPR模式140 W（28V5A），PPS支持从18 W到100 W，AVS支持从100W到140W。目前HUSB362已通过了USB-IF协会的PD3.1合规性测试，EPR TID为9692。

输出VBUS开关管来自真茂佳，型号ZM045N03M，NMOS，耐压30V，导阻4.5mΩ，采用DFN3*3封装。

USB-C母座过孔焊接固定。

充电头网总结

东科半导体最新推出的这款全合封AHB半桥芯片DK8715AD，可以说是为单口140W PD3.1充电器量身打造，提供了高转换效率和成本优化的解决方案。这颗芯片延续了东科氮化镓合封芯片高集成度的优点，将AHB控制器，半桥驱动器和氮化镓半桥器件集成在芯片内部，充分发挥氮化镓性能优势，并大幅简化了充电器的电路设计。

参考设计中还使用了东科零外围同步整流芯片DK5V100R05VM，进一步提升转换效率，降低功率损耗。通过对这款参考设计的解析，得益于东科半导体芯片的高集成度，可以发现整个方案的元件数量远远少于常规多颗芯片组成的AHB方案，有效简化设计，降低成本，非常适用于大功率快充充电器，电源适配器等应用。